CN104096889B - 一种基于误差补偿的航空叶片加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空叶片加工技术领域，尤其涉及一种基于误差补偿的航空叶片加工方法，其特征在于包括建立铣削物理仿真模型、确定补偿方案、计算机智能控制进行铣削叶片、补偿误差后进行比对、调整更正后成型；建立铣削物理仿真模型，根据误差补偿原理准确预测叶片加工工程中变形的量，大大减小了叶片与铣刀之间变形所导致的铣削误差，可以有效地提高叶片的加工精度，提高了工作效率；通过切削表面有限元分析和刀具轨迹有限元补偿来控制叶片变形，减小叶片的加工变形量，降低了成本，提高了加工效率。
Description
技术领域
本发明属于航空叶片加工技术领域，尤其涉及一种基于误差补偿的航空叶片加工方法。
背景技术
航空发动机叶片在铣削过程因为铣刀的铣削轨迹为螺旋线，由于叶片变形，导致刀具偏离原有铣削轨迹，虽然偏离不是很大但对叶片加工精度还有一定影响，有可能导致刀具的变形，由于刀具的变形引起刀具中心偏移导致瞬时铣削力也随之改变，导致加工误差的产生。刀具与叶片在相互作用力下，彼此都发生较大变形，在数控加工铣削完成后，叶片由于弹性恢复变形，造成叶片加工精度和表面质量下降。在铣削加工条件相同的前提下，工件越薄其切削加工变形越大，误差也越大。让刀导致叶片残余材料在切削加工中无法切除，但可以采用以下几种方法，一种是采用多次精加工，且回刀时要走空刀那才能保证加工质量，而另一种是对铣削加工变形量进行补偿以解决切削不足。由于重复精加工导致加工成本增加，降低了加工效率。因此对叶片切削加工变形进行分析预测并在精加工阶段对铣切削轨迹进行误差补偿，以抵消叶片切削变形所引起的误差。传统的航空叶片加工方法存在精度低、误差大、容易变形、加工效率低等问题。
因此，发明一种基于误差补偿的航空叶片加工方法显得非常必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于误差补偿的航空叶片加工方法，其特征在于：所述的加工方法工艺流程包括建立铣削物理仿真模型、确定补偿方案、计算机智能控制进行铣削叶片、补偿误差后进行比对、调整更正后成型。
所述的建立铣削物理仿真模型是指通过设定叶片加工最初的切削用量，编制验证优化程序，建立铣削刀位点最初的切削参数，计算最初的铣削力大小后导入有限元模型，进行叶片铣削加工有限仿真分析，计算完成后根据加工变形数据，优化最初的切削用量再在导入模型重新计算，直到切削力大小满足公差要求，计算得出优化切削参数；
所述的确定补偿方案是指利用计算机确定误差补偿方案，输入有限元模型数据指令进行反复验证优化切削参数的正确性；
所述的计算机智能控制进行铣削叶片是指在计算机智能控制下，利用铣削机床按照铣削物理仿真模型数据指令进行铣削加工叶片；
所述的补偿误差后进行比对是指通过误差补偿方案对加工误差进行测量分析后对实际加工叶片同仿真模型叶片进行比对误差范围的大小；
所述的调整更正后成型是指对实际加工叶片进行调整更正误差后，清理干净成型出厂。
所述的建立铣削物理仿真模型包括设定叶片加工切削用量、建立有限元模型、计算得出优化切削参数三个步骤。
所述的确定补偿方案中根据误差补偿原理准确预测叶片加工工程中变形的量，对数控铣削加工时铣刀的对各个刀具轨迹点处的数控铣削代码修正，能够大大减小叶片与铣刀之间变形所导致的铣削误差。
所述的计算机智能控制进行铣削叶片中以铝合金为板料进行侧铣削加工，刀具沿板料切削表面法线方向，薄壁板料的尺寸为50×40×3.0mm3(其长50mm，宽40mm，厚3.0mm)选用4齿硬质合金球头铣刀，直径为8mm，切削深度为1.0mm，主轴转速为5000r/min。
所述的调整更正后成型中按照误差补偿方案的指令要求，沿着板料在一定高度沿纵向选取10个采样点，间隔5mm，按照反变形原理进行补偿，补偿后刀具轨迹为一条曲线，在板料的两端，根据板料加工变形预测值做一次刀具轨迹修订，避免薄壁件在切削时产生让刀，输入补偿后加工变形量减小，提高了加工的精确度。
本发明的有益效果为：设置建立铣削物理仿真模型，根据误差补偿原理准确预测叶片加工工程中变形的量，大大减小了叶片与铣刀之间变形所导致的铣削误差，可以有效地提高叶片的加工精度，提高了工作效率；通过切削表面有限元分析和刀具轨迹有限元补偿来控制叶片变形，减小叶片的加工变形量，降低了成本，提高了加工效率。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的建立铣削物理仿真模型的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图1和附图2对本发明做进一步描述：
实施例：
本发明包括建立铣削物理仿真模型S101、确定补偿方案S102、计算机智能控制进行铣削叶片S103、补偿误差后进行比对S104、调整更正后成型S105；
所述的建立铣削物理仿真模型S101是指通过设定叶片加工最初的切削用量，编制验证优化程序，建立铣削刀位点最初的切削参数，计算最初的铣削力大小后导入有限元模型，进行叶片铣削加工有限仿真分析，计算完成后根据加工变形数据，优化最初的切削用量再在导入模型重新计算，直到切削力大小满足公差要求，计算得出优化切削参数；
所述的确定补偿方案S102是指利用计算机确定误差补偿方案，输入有限元模型数据指令进行反复验证优化切削参数的正确性；
所述的计算机智能控制进行铣削叶片S103是指在计算机智能控制下，利用铣削机床按照铣削物理仿真模型数据指令进行铣削加工叶片；
所述的补偿误差后进行比对S104是指通过误差补偿方案对加工误差进行测量分析后对实际加工叶片同仿真模型叶片进行比对误差范围的大小；
所述的调整更正后成型S105是指对实际加工叶片进行调整更正误差后，清理干净成型出厂。
所述的建立铣削物理仿真模型S101包括设定叶片加工切削用量S201、建立有限元模型S202、计算得出优化切削参数S203三个步骤。
所述的确定补偿方案S102中根据误差补偿原理准确预测叶片加工过程中变形的量，对数控铣削加工时铣刀的对各个刀具轨迹点处的数控铣削代码修正，能够大大减小叶片与铣刀之间变形所导致的铣削误差。
所述的计算机智能控制进行铣削叶片S103中以铝合金为板料进行侧铣削加工，刀具沿板料切削表面法线方向，薄壁板料的尺寸为50×40×3.0mm3(其长50mm，宽40mm，厚3.0mm)选用4齿硬质合金球头铣刀，直径为8mm，切削深度为1.0mm，主轴转速为5000r/min。
所述的调整更正后成型S105中按照误差补偿方案的指令要求，沿着板料在一定高度沿纵向选取10个采样点，间隔5mm，按照反变形原理进行补偿，补偿后刀具轨迹为一条曲线，在板料的两端，根据板料加工变形预测值做一次刀具轨迹修订，避免薄壁件在切削时产生让刀，输入补偿后加工变形量减小，提高了加工的精确度。
本发明的有益效果为：设置建立铣削物理仿真模型，根据误差补偿原理准确预测叶片加工过程中变形的量，大大减小了叶片与铣刀之间变形所导致的铣削误差，可以有效地提高叶片的加工精度，提高了工作效率；通过切削表面有限元分析和刀具轨迹有限元补偿来控制叶片变形，减小叶片的加工变形量，降低了成本，提高了加工效率。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种基于误差补偿的航空叶片加工方法，其特征在于，包括建立铣削物理仿真模型、确定补偿方案、计算机智能控制进行铣削叶片、补偿误差后进行比对、调整更正后成型，所述的建立铣削物理仿真模型是指通过设定叶片加工最初的切削用量，编制验证优化程序，建立铣削刀位点最初的切削参数，计算最初的铣削力大小后导入有限元模型，进行叶片铣削加工有限仿真分析，计算完成后根据加工变形数据，优化最初的切削用量再在导入模型重新计算，直到切削力大小满足公差要求，计算得出优化切削参数；所述的确定补偿方案是指利用计算机确定误差补偿方案，输入有限元模型数据指令进行反复验证优化切削参数的正确性；所述的计算机智能控制进行铣削叶片是指在计算机智能控制下，利用铣削机床按照铣削物理仿真模型数据指令进行铣削加工叶片；所述的补偿误差后进行比对是指通过误差补偿方案对加工误差进行测量分析后对实际加工叶片同仿真模型叶片进行比对误差范围的大小；所述的调整更正后成型是指对实际加工叶片进行调整更正误差后，清理干净成型出厂；
所述的建立铣削物理仿真模型包括设定叶片加工切削用量、建立有限元模型、计算得出优化切削参数三个步骤；
所述的确定补偿方案中根据误差补偿原理准确预测叶片加工过程中变形的量，对数控铣削加工时铣刀的对各个刀具轨迹点处的数控铣削代码修正；
所述的计算机智能控制进行铣削叶片中以铝合金为板料进行侧铣削加工，刀具沿板料切削表面法线方向，薄壁板料的尺寸为长50mm、宽40mm、厚3.0mm；选用4齿硬质合金球头铣刀，直径为8mm，切削深度为1.0mm，主轴转速为5000r/min；
所述的调整更正后成型中按照误差补偿方案的指令要求，沿着板料在一定高度沿纵向选取10个采样点，间隔5mm，按照反变形原理进行补偿，补偿后刀具轨迹为一条曲线，在板料的两端，根据板料加工变形预测值做一次刀具轨迹修订，避免薄壁件在切削时产生让刀，输入补偿后加工变形量减小。
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Families Citing this family (17)
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|---|---|---|---|---|
| CN104317246B (zh) * | 2014-08-27 | 2017-04-05 | 华中科技大学无锡研究院 | 一种对弱刚性刀具多轴加工路径进行让刀补偿的方法 |
| CN104551144A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-29 | 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 | 一种难切削材料或大型立体型面件侧壁的铣削精加工方法 |
| CN104400092B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-02-01 | 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 | 一种轮廓具有复合斜面的立体型面的铣削精加工方法 |
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| CN113182565B (zh) * | 2021-03-30 | 2022-04-08 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种弱刚性型面分区域铣削方法 |
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| CN116243657B (zh) * | 2023-05-11 | 2023-08-22 | 无锡透平叶片有限公司 | 大叶片加工变形的控制方法 |
| CN116900808B (zh) * | 2023-09-14 | 2023-12-26 | 成都航空职业技术学院 | 一种航空发动机叶片数控铣销变形的误差补偿方法和系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4015509A (en) * | 1974-10-23 | 1977-04-05 | Trw Inc. | Method and apparatus for shaping an airfoil |
| US5678964A (en) * | 1995-08-10 | 1997-10-21 | Dashevsky; Leon G. | Method of determining slide straightness and for providing a straight reference surface for a machine tool |
| CN1895826A (zh) * | 2005-07-13 | 2007-01-17 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | 叶片式压缩机的叶片加工方法 |
| CN101062526A (zh) * | 2006-04-27 | 2007-10-31 | 中国兵器工业集团第七0研究所 | 涡轮增压器压气机叶轮的铣削加工方法 |
| CN102222149A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-10-19 | 南京航空航天大学 | 基于数模重构的整体涡轮叶片加工误差补偿方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4015509A (en) * | 1974-10-23 | 1977-04-05 | Trw Inc. | Method and apparatus for shaping an airfoil |
| US5678964A (en) * | 1995-08-10 | 1997-10-21 | Dashevsky; Leon G. | Method of determining slide straightness and for providing a straight reference surface for a machine tool |
| CN1895826A (zh) * | 2005-07-13 | 2007-01-17 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | 叶片式压缩机的叶片加工方法 |
| CN101062526A (zh) * | 2006-04-27 | 2007-10-31 | 中国兵器工业集团第七0研究所 | 涡轮增压器压气机叶轮的铣削加工方法 |
| CN102222149A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-10-19 | 南京航空航天大学 | 基于数模重构的整体涡轮叶片加工误差补偿方法 |
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